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新疆艾比湖流域抛物线沙丘表层沉积物粒度特征研究

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-03-26 编辑:女人

文摘:半干旱半湿润的沙质草地环境,良好的水和植被条件,以及沙质海岸、湖泊海岸和干旱沙漠边缘是抛物线沙丘的主要分布区。 本文分析了艾比湖流域分布的5cm抛物面沙丘表层沉积物样品的粒度特征,并根据样品区植被条件和风动力学初步得出抛物面沙丘表层沉积物的粒度特征。

(1)对艾比湖流域抛物线沙丘采集的220个表层沉积物样品的粒度分析表明,粒度分布在0.399 ~ 2116.54 μm之间,有2000μm颗粒。沉积物的平均粒度分布为-0.223-7.244ф(6.595-1166.757 μm),主要由细砂(26.902%)、中砂(22.346%)、粗砂(18.434%)、极细砂(11.628%)和极粗砂(11.541%)组成,颗粒组主要由砂组成

(2)艾比湖抛物线沙丘表层沉积物总体粒度参数特征:平均粒度为1.853ф(微米),属于中砂范围。 平均分选系数为1.372ф,属于差分选。 偏置值范围从负偏置到正偏置,平均值0.192ф为正偏置。 峰值有宽范围和窄范围,平均值为1.147,属于窄峰值状态。

(3)抛物线沙丘表面不同地貌部位的粒度特征分析表明,不同地貌部位沉积物样品的粒度组成中,细砂、中砂和极细砂、极粗砂和极细砂五种粒度最大,各部位沉积物以砂为主。 粒度含量按1ф(500 μm)的极限标准分为粗颗粒和细颗粒。分布特征如下:北翼角的粗颗粒含量最高,而两翼之间的细颗粒含量最高 在粗颗粒组分(35.62%,43.59%)的机翼中,沉积物粒度明显大于机翼角(29.67%,28.15%);粗粒级从两翼之间的地面到斜坡顶部逐渐增加,但从斜坡顶部到背风坡底部逐渐减少,而细粒级则相反,即背风坡比迎风坡粗粒级高。

(4)抛物线沙丘表面不同部位的粒度参数特征:北翼平均粒度为1.380ф(422.123 μm),两翼之间地面平均粒度为2.435ф(223.423 μm)。平均粒度从两翼之间的地面到沙丘顶部不断增大,从坡顶到背风坡底部逐渐减小。抛物线沙丘表层沉积物的各部分分选较差,最差的是两翼之间的陆地(1.667ф),最好的分选在背风坡(1.193ф),背风坡略好于迎风坡。沉积物频率曲线的偏斜度分布为0.122 ~ 0.242ф,均为正偏斜度。抛物线沙丘表面峰值分布在0.993 ~ 1.373ф之间,属于中窄宽度峰值,背风坡小于迎风坡

(5)从平均粒径、分选系数、偏斜度和峰态这四个参数的六个二元关系散点图的相关性可以看出,平均粒径和分选系数、平均粒径和峰态、分选系数和峰态呈显着正相关,其余相关性不高

(6)通过研究区植被调查和风况数据处理研究,表明流域抛物线沙丘表层沉积物的粒度分布受植被数量、覆盖度、生长状况和风向的共同影响。

关键词:抛物线沙丘;粒度特征;艾比湖流域

1简介

1.1选题的依据和意义

本文依托导师国家自然科学基金的研究项目,即《艾比湖流域抛物线沙丘形成演化研究》(项目编号:2012-2015) 本文主要参考导师科研项目中关于抛物线沙丘表层沉积特征的一些内容。

抛物线沙丘也称为抛物线沙丘。 郑武等人[1](1981)根据形态成因原理,根据沙丘形态与风向的关系,可分为横向沙丘、纵向沙丘和多向风作用下的沙丘三种基本类型 抛物线沙丘是一种横向沙丘,一般迎风坡呈凹形,背风坡呈凸形。两个机翼角度通常指向迎风方向,平面轮廓为抛物线形。 沙丘通常有几米高,它们的翼角延伸几十到几百米。 大量研究表明,抛物线沙丘受季节性风沙、沙源丰度、植被覆盖度、降水和温度的综合影响。

艾比湖是准噶尔盆地西南缘最低的洼地和水盐采集中心。它位于盆地的中北部,平面上呈豆状[2]。它从西北向东南延伸,长35-50公里,宽14-20公里。它不仅是我国沙漠物种集中的少数内陆沙漠地区,也是准噶尔盆地重要生态环境变化的指示区 自中华人民共和国成立以来,对[艾比湖周围的荒漠化和荒漠化进行了大量持续的科学研究3-9] 艾比湖盆地分布着大量成熟的新月沙丘、灌木沙丘、纵向沙丘和抛物线沙丘。 对该流域沙丘的研究有助于探索该地区沙尘天气和荒漠化的成因,为该流域提供更准确的荒漠化防治规划和保护对策。

分布在内陆干旱和半干旱地区的抛物线沙丘对荒漠化过程有非常重要的影响。 气候变化和人类活动对抛物线沙丘的形状和演变有着密切的影响。 抛物线沙丘原始形态的变化反映了沙漠化程度的加剧。因此,对抛物线沙丘表层土壤粒度的研究可以进一步解释持续全球变暖条件下土地荒漠化的地貌响应和正负过程。 近年来,抛物线沙丘形态特征和形成机制的研究对沙尘暴地貌的研究具有重要价值,对全球荒漠化的监测和控制也具有重要意义。

因此,研究抛物线沙丘具有重要意义。 然而,就目前的研究状况而言,国内外学者的研究大多集中在沿海地区和沙漠地区,对分布在内陆封闭湖泊地区的抛物线沙丘的研究很少。 对分布在新疆艾比湖盆地东南缘的抛物线沙丘表层沉积物进行了研究,主要是因为该盆地发育了典型的抛物线沙丘,但相关研究较少。 土壤粒度是沉积物分类的重要标准之一。沉积物粒度特征包含大量的环境和沉积信息。 本文通过野外调查、采样和室内试验相结合的方法,提取和分析了艾比湖流域抛物线沙丘表层沉积物的粒度特征。目的是初步获得沉积物粒度分布信息,为今后抛物线沙丘研究提供一些基础研究数据。

1.2抛物线沙丘的国内外研究进展

1.2.1抛物线沙丘的分布

水,植被条件良好的半干旱半湿润沙质草地环境,沙质海岸、湖岸和干旱沙漠边缘是抛物线沙丘的主要分布区 世界上最大的抛物线沙丘分布在南亚、印度和巴基斯坦塔尔沙漠。 抛物线沙丘在温带和潮湿的赤道沿海地区也很常见,分布在澳大利亚、阿拉伯半岛、加拿大[11%、巴西[12%、荷兰[13%、丹麦[10%、以色列[14%、北威尔士[15%、西班牙[16%、美国17%、瑞典和其他地方 分布在我国沿海地区的抛物线沙丘在山东半岛北岸最为典型,即穆平县的围合文登市的北海林场威海市的双刀林场、粤东的惠来和海南岛东北部的文昌海岸 此外,抛物线沙丘分布在新疆伊犁地区古尔班通古特沙漠西南部、毛乌素沙地和浑善达克沙地、库布齐沙漠东南边缘和塔克拉玛依沙漠[19]上。

1.2.2抛物线沙丘的分类

沙丘形态的复杂性、相邻沙丘之间的关系、沙丘横截面的形状、沙丘表面植被的覆盖度和沙丘表面的活动是抛物线沙丘分类的主要依据 麦基[20]将一般沙丘分为三种类型:简单沙丘、复合沙丘和综合沙丘,这些沙丘由于其全面完整的分类原则而经常被研究者采用 抛物线沙丘根据长宽比分为复合沙丘。

沃尔夫和大卫[[21]根据沙丘形态、发生环境和起源,将沙丘分为开放型、封闭型、未填充-部分填充型、组合型和重叠型 锈病[22]根据植被覆盖或活动程度分为三种类型:完全植被覆盖(固定)、部分植被覆盖(半固定或半流动)和完全裸露(流动) 阎娜、哈斯等人[23]认为,根据沙丘形态的复杂性或空之间的组合,抛物线沙丘可以分为三类,即简单型、复合型和复杂型 其中,简单型根据长宽比的不同可分为倒月牙形、半圆形、舌形和发夹形。复合型是由相邻的抛物线沙丘连接或叠加而成,根据平面形状分为嵌套型、倾斜型、掌状和叠加型。复杂的沙丘是由抛物线沙丘和其他类型的沙丘结合而成的。

1.2.3抛物线沙丘的形态特征

抛物线沙丘是一种典型的固定半固定沙丘,形状与新月沙丘相反,两个侧面指向逆风方向,平面形状为“U”或“V” 中国温带海岸抛物线沙丘的主要形态特征是:两个长数百米的侧面,两个侧面之间的距离为几十米到几百米,沙丘高度为几米到几十米。 董玉祥[24]认为沿海抛物线沙丘的位置、基本形态和规模相对稳定,往往呈现多条连接在一起的抛物线沙丘链。 在沿海地区,沙丘平面图案大多呈马蹄形,因为沿海植物固定了抛物线沙丘的两翼,使其呈现平缓凹的迎风坡和陡峭凸的背风坡。

傅明佐、徐晓时等人[25]通过研究发现,广泛分布在黄海、渤海的海滩脊阶地和海滩脊平原上的抛物线沙丘是该地区海岸沙丘的主要类型 河北省东部滦河口-洋河口和秦皇岛湾抛物线沙丘的个体沙丘脊线呈马蹄形向西南或西部突出,西南坡-西坡陡而凸,东北坡-东坡平缓而凹,沙丘和沙丘链整体向西南或西部移动 山东半岛西北海岸和辽东半岛西北海岸沙滩脊上的沙丘脊线呈马蹄形,由北、西北方向的强风形成。沙丘的两臂相对较长,指向北方或西北方向。

陈秀玲、李志忠等[26]利用3S技术对位于新疆伊犁塔克拉玛依沙漠的抛物线沙丘样地中的典型沙丘进行了测量和统计分析。根据沙丘的形态特征,该区域分布有多个发育阶段的抛物线沙丘,其中幼年期的未成熟沙丘大多位于沙漠的南部,而成熟沙丘分布在沙漠的北部和中部。 通过对沙丘平面形态的研究,发现该地区抛物线状沙丘大多为U形,开口偏向西方或西北风向,沙丘臂的两侧也指向西方或西北方向。沙丘的顶部沿着风向东突出。风蚀洼地是在沙丘之间的地面上形成的。整个沙丘的总体趋势与当地盛行风向一致。纵剖面上,弧顶沙丘迎风坡平缓,背风坡陡峭。 张平、哈斯等人[27]研究了库布齐沙漠南缘的抛物线沙丘,发现该地区的沙丘形态特征明显,平面形状为典型的U形抛物线沙丘。 沙丘的总体走向为西北-东南方向,可分为三个部分:前弧顶段、两翼及它们之间的平坦区域 然而,由于沙丘间地区存在大量油蒿灌木,以前研究中描述的风蚀坑并未形成于该地区抛物线沙丘的两翼之间。

结论

在艾比湖流域抛物线沙丘野外采样调查的基础上,分析了流域采样区抛物线沙丘和沙丘间表层5厘米沉积物样品的粒度特征,并结合流域采样区植被和风力条件初步得出抛物线沙丘表面的粒度特征。

(1)艾比湖流域抛物线沙丘样区330个表层沉积物样品的粒度分布在0.399 μm ~ 2116.54 μm之间,筛析法粒度分析中有2000μm沉积物颗粒。根据木-迎风-ф标准粒度分布范围很广,包括从粘土到极细砾石的12种粒度等级。

(2)艾比湖流域抛物线沙丘表面220个沉积物样品的粒度分析表明,沉积物的平均粒度分布为-0.223 ~ 7.244ф(6.595 ~ 1166.757微米),主要由细砂(26.902%)、中砂(22.346%)、粗砂(18.434%)、极细砂(11.628%)和极粗砂(11.541%)组成

(3)对比抛物线沙丘和沙丘表面的粒度组成,发现粒度分数含量的总体分布趋势基本相同,但沙丘中极粗砂(5.593%)明显低于表面砂(11.541%),这使得沙丘中的总粒度分数降低到82.830%,表面砂(90.850%)明显较低,即沙丘之间的粒度高于表面较细组分的粒度

(4)艾比湖抛物线沙丘表面220个沉积物的总粒度参数,平均粒度分布范围为-0.223 ~ 7.244ф(6.595 ~ 1166.757微米),平均值为1.853ф(微米),属于中砂范围。 排序系数分布在0.452 ~ 2.806ф之间,平均排序系数值为1.372ф,属于不良排序。 偏置值范围从-0.246到0.686ф,从负偏置到极正偏置。偏差平均值为0.192ф,为正偏差。 峰值分布在0.632和2.681ф之间,范围从非常宽到非常窄,平均1.147为窄峰值状态。 平均中值粒径为1.702ф(微米),分布在-0.231和7.260之间。平均中值粒径向中值较粗的方向移动。

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